[发明专利]一种高速铁路动荷载现场模拟试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速铁路动荷载现场模拟试验系统。

背景技术

目前，我国高速铁路建设进入了大发展时期。高速铁路运行速度高，对其线路结构物如路基、桥梁、隧道、桩基等的动态性能和长期使用性能提出了高标准的要求。在线路结构物投入运营之前，需要通过动荷载现场模拟试验装置对结构物在动荷载作用下，进行现场动态试验，获得技术参数，测试线路的下沉特性，明确其动力性能，考察结构物下沉是否符合高速铁路的维修模式等，以保证高速铁路的安全运行。现有的动荷载现场模拟试验装置，如铁道科学研究院研制的可调频调幅SBZ30动态激振试验机，该试验机将混凝土块作为配重，并通过预埋件将结构物与试验机连接，通过电动机直接连接偏心机构对配重及其结构物产生上下振动力。其不足之处是：振动部分直接与电机相连，试验过程中电机也一同振动，电机寿命大受影响，系统可靠性差；作为配重的混凝土块体积大，安装、更换极不方便；受激振机电机功率的限制，激振力不足，与真实的铁路动载荷相差较多，且其激振频率偏低，不能满足铁路原型动态试验的需要，尤其是对于速度快、动载荷大的高速铁路，现有的动荷载现场模拟试验系统更是难以适应。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高速铁路动荷载现场模拟试验系统，该系统激振力大、激振频率高、可靠性高，安装调试方便，能够满足高速铁路动荷载现场模拟试验。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案为：一种高速铁路动荷载现场模拟试验系统，其组成为：变频调速的电动机固定安装在电动机安装台车上，电动机轴通过万向联轴器与增速器一侧的输入轴相连，增速器另一侧的等高的前、后输出轴键连接相同的前、后偏心块，且前、后输出轴的转速相等、转动方向相反，增速器固定于振动架上表面的中心。

本试验系统的使用方法及工作原理是：先将电动机安装台车及振动架通过螺栓与铁路现场的路基、桥梁、隧道、桩基等结构物上的预埋件相连固定，即可开始试验。试验过程中，电动机通过万向联轴器带动增速器转动，增速器的两个输出轴再带动等高的前、后两个输出轴转动，从而使连接在输出轴上的两个相同的偏心块也转动。由于两个偏心块的形状和位置完全相同，方向相反的转速转动，因此由两个偏心块所产生的对结构物的作用力，在水平方向上大小相等而方向相反，故而合力为零；而在垂直方向上的力则为两个偏心块所产生的力的迭加，合成一个按正弦规律变化的垂向激振力，从而实现了铁路现场结构物的动荷载试验。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过万向联轴器将振动部件(偏心块)和激励部件(电动机)连接，既使电机的转动能够传递给偏心块，同时也使二者能够发生相对的上下、左右位移，因此当振动部件垂向振动时，电机不会随之一起剧烈振动，大大延长电动机的使用寿命，并提高试验系统的可靠性，解决了高转速条件下动力传递和动力稳定问题。

并且由于电动机在工作时振动小，因此可以选用动力更强频率更高的变频调速电机，作为动力输出设备，提高了本发明的激振力和激振频率及其调节范围；还可通过调节偏心块质量及偏心距和振动架自重等改变激振力大小，使其激振力和激振频率的选择范围大大增加，从而本发明可在结构物表面产生符合要求的高频强荷载，可适用于不同铁路现场的动荷载模拟试验，尤其适用于高速重载铁路的动荷载试验。

万向联轴器的连接方式，还降低了振动部件和激励部件间的连接精度，现场安装方便。

上述的偏心块由偏心块基体和弧形砝码组成，其中偏心块基体由上部的键连接套筒和下部扇形的连接基板构成，弧形砝码螺栓连接于所述的连接基板上。

上述的弧形砝码为多个，螺纹连接于偏心块基体的连接基板上，且弧形砝码相互间有适配的键槽。

使用时，偏心块的键连接套筒连接在增速器的输出轴上，弧形砝码螺栓连接于砝码连接板上，可采用不同的弧形砝码及其组合，从而实现不同的激振力，以满足不同试验工况的要求。

由于弧形砝码相互间适配的键槽，工作时可避免弧形砝码相互间发生偏移与摩擦，提高了弧形砝码的可靠性及使用寿命，并增强系统的转动稳定性。

上述的偏心块基体的连接基板连接于键连接套筒轴线的中部，多个弧形砝码螺栓固定于连接基板的两面。

这样可延长偏心块基体连接套筒的受力均匀，延长其使用寿命。

上述的振动架上，螺栓固定有钢板叠合构成的配重。这样可进一步增加振动部件的激振力，且由于为钢板叠合而成，与现有的混凝土构成的配重相比，其配重的大小可以任意组合，且其安装拆卸方便。